WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Экологические аспекты световой ориентации пресноводных беспозвоночных

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

НИКОЛАЕВА Наталья Евгеньевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СВЕТОВОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПРЕСНОВОДНЫХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ

03.02.08 – экология (биологические науки)

Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук

Москва – 2011

Работа выполнена на кафедре зоологии Тверского государственного
университета

Научный руководитель кандидат биологических наук, доцент Самков Михаил Николаевич
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Чернышев Владимир Борисович кандидат биологических наук, доцент Власов Сергей Владимирович
Ведущая организация ФГБУ Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН

Защита диссертации состоится « 23 » декабря 2011 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.155.13 при Московском государственном областном университете по адресу: 141014, Московская область, г. Мытищи, ул. В. Волошиной, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного областного университета по адресу: г. Москва,
ул. Радио, 10а; http://mgou.ru

Отзывы на автореферат, заверенные печатью учреждения, просим направлять в диссертационный совет Д 212.155.13 при Московском государственном областном университете по адресу: 141014, Московская область, г. Мытищи, ул. В. Волошиной, 24.

Автореферат разослан «____» ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук, доцент

Снисаренко Т.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Реакция фототропизма у беспозвоночных животных давно приковывает пристальное внимание ученых, однако единого мнения по данному вопросу до сих пор не существует в силу многокомпонентности этой поведенческой реакции. Каждая последующая работа вносит свой вклад в понимание проблемы и открывает перспективы для новых исследований.

Подавляющее большинство исследований движения на свет беспозвоночных животных ведется в двух направлениях: 1) изучение фототропизма у наземных беспозвоночных, главным образом летающих насекомых (Мазохин-Поршняков, 1960; Горностаев, 1984; Чернышев, 1973, 1996 и др.); 2) выявление роли света при осуществлении суточных вертикальных миграций морскими планктонными ракообразными (Ringelberg, 1964; Виноградов, 1968; De Meester, 1993; Lampert, 1993; Forward, 2005 и др.). Вопросы фототропизма животных, обитающих в мелководных пресных водоемах, остаются малоизученными, а имеющаяся разрозненная информация не дает целостного представления об их фотоориентационном поведении. Беспозвоночные животные являются неотъемлемой частью любого водоема, их значение в организации экосистемы этих объектов колоссально. Они занимают главнейшее место в трофической структуре водоемов, участвуют в деструкции органического вещества и играют огромную роль в формировании качества воды. Особенности реакции фототропизма у разных видов отражают роль света как экологического фактора, определяющего условия жизнедеятельности данных гидробионтов. В результате исключительно актуально изучение этой реакции и ее роли в структуре сложных взаимоотношений организмов со средой. Поэтому основным направлением нашей работы является исследование фототропизма пресноводных беспозвоночных, обитающих в небольших стоячих водоемах. Эти животные представлены многими группами, но объектами наших исследований являлись только три из них: брюхоногие моллюски, паукообразные и насекомые.

Цель работы: целью работы является изучение причин и особенностей реакции фототропизма у пресноводных беспозвоночных, относящихся к трем систематическим группам: брюхоногие моллюски (Gastropoda), паукообразные (Arachnida) и насекомые (Insecta).

Для достижения цели исследования поставлены следующие задачи:

  1. разработать модель подводной светоловушки для изучения фототропизма беспозвоночных животных в условиях стоячих водоемов;
  2. выявить систематические группы пресноводных беспозвоночных, проявляющих положительный фототропизм в естественной среде обитания;
  3. сравнить интенсивность положительной реакции на свет у изученных систематических групп пресноводных беспозвоночных;
  4. проанализировать интенсивность положительного фототропизма у гидробионтов в зависимости от особенностей их биологии;
  5. оценить воздействие совокупности экзогенных факторов на изменение фототропизма у пресноводных гидробионтов;
  6. изучить влияние некоторых абиотических факторов на фототропизм у гидробионтов в условиях лабораторного эксперимента.

Научная новизна. Разработан новый подход к изучению явления фототропизма у водных беспозвоночных с использованием светоловушек. Впервые при помощи подводных светоловушек было проведено изучение и сравнение фототропизма гидробионтов в естественной и искусственной среде. Проведен анализ экологических групп животных в связи со степенью проявляемого ими положительного фототропизма. Для некоторых видов впервые получены сведения о наличии положительного фототропизма или о проявлении его при обитании в водной среде.



Разработана оригинальная модель подводной светоловушки для исследований в стоячих водоемах, при этом проведен всесторонний анализ конструктивных особенностей подводных светоловушек для беспозвоночных и позвоночных животных, предложенных авторами из разных стран за последние 100 лет. В полевых исследованиях 1999–2010 гг. проведено сравнение трех различные моделей ловушек для гидробионтов, из них две были оригинальной конструкции. Впервые в подводных светоловушках использованы светодиоды белого света.

Проанализированы и обобщены опубликованные в разных странах данные по видовому составу пресноводных беспозвоночных, собранных на свет подводных светоловушек. С учетом собственных результатов составлен список, включающий 67 видов водяных клещей, 156 видов насекомых и 10 видов моллюсков, в т.ч. собственные результаты – 78 видов (из них 53 отмечены в уловах подводных светоловушек впервые).

Положения, выносимые на защиту:

  1. Подводные светоловушки могут успешно использоваться для изучения фототропизма у гидробионтов как в естественной среде обитания, так и в условиях лабораторного эксперимента.
  2. Изменение реакции фототропизма у гидробионтов является результатом комплексного влияния экзогенных и эндогенных факторов.
  3. Реакция фототропизма у пресноводных беспозвоночных является формой адаптивного поведения.
  4. Для большинства гидробионтов свет является признаком поверхности водоема или открытой воды.

Теоретическое и практическое значение. Результаты работы могут дополнить сведения о механизмах ориентационного поведения беспозвоночных животных и роли света как ориентирующего фактора. Способствовать дальнейшему изучению и лучшему пониманию мотиваций движения животных на свет. Использоваться в работах по изучению действия внешних факторов на живые организмы.

Данные о видовом составе животных учтены при составлении списка беспозвоночных, обитающих на территории Тверской области, и при подготовке второго издания Красной книги Тверской области.

Многолетние испытания, направленные на создание наиболее эффективной и простой конструкции ловушки, привели к заключению, что наша разработка может быть рекомендована как универсальная модель подводной светоловушки для осуществления различных научных исследований. Исходя из результатов сбора на свет, можно сделать заключение о фаунистическом разнообразии и об особенностях поведения и экологии изучаемых видов. Метод позволяет выявить наличие редких видов животных, при этом сохранить их в неповрежденном состоянии. Также подводные светоловушки могут использоваться и при осуществлении долговременных наблюдений за состоянием природных популяций. Многие виды гидробионтов являются индикаторными при оценке загрязнения водоема, что выражается не только в их наличии или отсутствии, но и в изменении поведения, в том числе фототропизма. Благодаря этому использование светоловушек дает возможность проведения экологического мониторинга состояния водоемов, основанного на характере изменения фототропизма населяющих его организмов.

Материалы работы используются при чтении курсов энтомологии и экологии в ТвГУ, для выполнения студентами курсовых и выпускных квалификационных работ.

Апробация результатов диссертации. Материалы диссертации докладывались на 5 конференциях: научная конференция аспирантов и студентов (Тверь, ТвГУ, 2001); научные чтения памяти профессора В.В. Станчинского (Смоленск, 2004); международная научно-практическая конференция "Современные направления теоретических и прикладных исследований" (Одесса, 2007); межрегиональная научно-практическая конференция "Природный, культурно-исторический и туристический потенциал Валдайской возвышенности, его охрана и использование" (Валдай, 2010); XI Международная научно-практическая экологическая конференция "Видовые популяции и сообщества в антропогенно трансформированных ландшафтах: состояние и методы его диагностики" (Белгород, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных статей, все в изданиях, рекомендованных ВАК для публикации результатов научных исследований. Также опубликованы тезисы докладов, представленных на 5 научных конференциях, из них 2 международные и 1 межрегиональная.

Объем и структура работы. Материал диссертационной работы изложен на 160 страницах и содержит 12 таблиц и 15 рисунков. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, библиографического списка (232 источника, в т. ч. 156 на иностранных языках) и приложения. В приложении 28 таблиц.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность: научному руководителю – зав. каф. зоологии ТвГУ канд. биол. наук
М.Н. Самкову; старшему научному сотруднику ФГУ "Национальный парк "Валдайский" д-ру биол. наук В.И. Николаеву; зав. лабораторией экологии водных беспозвоночных ИБВВ РАН д-ру биол. наук А.В. Крылову; научному сотруднику ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН канд. биол. наук
П.И. Кириллову; научному сотруднику биологического учебно-научного центра ВГУ "Веневитиново" канд. биол. наук А.А. Прокину; канд. биол. наук Е.В. Шикову; зав. отделом Удомельского лесничества Тверской области А.Г. Коробкову, а также всему коллективу кафедры зоологии ТвГУ.






ГЛАВА 1. ФОТООРИЕНТАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

В первой главе рассматриваются формы ориентации беспозвоночных, их классификация и терминология. Мы придерживались классификации Г.А. Мазохина-Поршнякова (1977), согласно которой тропизм – целенаправленный двигательный акт, мотивированный внутренним состоянием организма, а таксис только алгоритм наведения на цель, который не зависит от рода ориентирующего стимула.

Большая часть работ по изучению фототропизма и его причин выполнена на наземных беспозвоночных, большей частью насекомых. При изучении движения наземных беспозвоночных на свет выдвигались предположения, что свет является признаком открытого пространства или закатного (рассветного) неба и используется для ориентации в пространстве. Основное внимание в процессе изучения роли света при ориентации водных беспозвоночных отводилось вертикальным суточным миграциям планктона. Ведущие современные гипотезы о причинах данных миграций связаны с защитным (защита от фотоповреждения, хищников) и кормовым (поиск горизонтов, наиболее богатых пищей) поведением животных.

При изучении фототропизма гидробионтов основная часть исследований выполнена на морских ракообразных и крайне мало внимания уделено пресноводным обитателям, особенно паукообразным, насекомым и моллюскам. При этом почти все исследования проводились только в полевых условиях или ограничивались лабораторными экспериментами. В результате было замечено, что направленность и интенсивность реакции фототропизма у гидробионтов зависит от многих факторов. Эти могут быть факторы внешней среды (степень освещенности, длина волны, температура, количество и качество пищи, наличие хищников и др.) и индивидуальные особенности организма (пол, стадия развития, голод, генетические особенности и др.). При изменении сочетания факторов фототропизм также может меняться. Доля участия экзогенных и эндогенных факторов в формировании реакции на свет остается невыясненной.

Все это свидетельствует о высокой степени адаптивности реакции фототропизма и позволяет сделать вывод, что для гидробионтов свет выполняет сигнальную функцию при ориентации. Однако в данной ситуации необходимо расширение круга изучаемых объектов, в особенности за счет прес­новодных видов, и проведение комплексных исследований, совмещающих полевые и лабораторные эксперименты.

Глава 2. МАТЕРИАЛ и методы исследования

Проведен анализ подводных светоловушек для беспозвоночных и позвоночных животных, предложенных с 1912 г., а также различных источников света, их достоинств и недостатков. В результате была предложена простая в изготовлении, эффективная и удобная в эксплуатации принципиально новая модель подводной светоловушки для изучения реакции на свет пресноводных беспозвоночных.

Конструкция представляет собой две усеченные пирамиды из оргстекла, которые подвижно соединяются при помощи петель и смыкаются, закрывая входное отверстие, при извлечении ловушки из воды (рис. 1а,б). Источником света с 1999 по 2003 г. служили низковольтные лампы накаливания, с 2004 г. – светодиоды белого света.

Рисунок 1 – Строение и расположение подводной светоловушки:

а – расположение у поверхности воды; б – расположение в толще воды

(1– изолированный от воды источник света; 2 – прозрачные части ловушки; 3 – сетчатый мешок; 4 – контейнер для улова; 5 – груз)

В полевых экспериментах 1999–2010 гг. применяли три модели подводных светоловушек, из них две оригинальной конструкции (Тверская обл., Калининский р-н (д. Пуково, д. Ферязкино) и Удомельский р-н, оз. Молдино). Всего отработано 209 ловушкосуток (лов.-сут.). Основную часть исследований проводили в двух небольших стоячих водоемах д. Пуково и д. Ферязкино с 2004 по 2010 г. Светоловушку устанавливали с 23-00 до 04-00 под поверхностью воды. Контрольные сборы осуществляли аналогичной ловушкой без света и водным сачком.

Всего светоловушками было собрано 78 видов насекомых, моллюсков и водяных клещей общим количеством более 50 тыс. экз., из них с 2004 по 2010 г. – более 23 тыс. экз.

Часть материала была определена специалистами соответствующих направлений: жесткокрылые и их личинки – научным сотрудником биологического учебно-научного центра ВГУ "Веневитиново" канд. биол. наук
А.А. Прокиным; моллюски – канд. биол. наук Е.В. Шиковым.

Лабораторные опыты по изучению фототропизма проводили с использованием подводной светоловушки в виде усеченного конуса, в расширенную часть которого вставлена прозрачная воронка. Источником света служили белые светодиоды. Эксперименты проводили с 23-00 до 02-00. Светоловушку устанавливали на 1 час. Всего отработано 79 лов.-сут. в 2004–2010 гг. Для проведения экспериментов было отловлено более 32 тыс. объектов.

Изучение зависимости фотореакции от факторов внешней среды проводили в 2008–2009 гг. (всего 2206 опытов). Для экспериментов использовали аквариумы 60х15х15 см, разделенные разметкой на пять частей. Источниками света служили фонари, имеющие три режима работы – 3, 9 и 15 светодиодов. Свет был косо направлен на дно первой ячейки.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.